基于小區(qū)寬帶千兆升級思路研究

陳營 熊勇

【摘要】? ? 目前，我國光纖寬帶的發(fā)展水平處于世界領(lǐng)先位置，相比起其他國家而言，更加的快速、安全。但是，目前我國的千兆寬帶仍然沒有得到較為廣泛的推廣，如果想要對我國的信息通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行全面提升，就必須對我國千兆寬帶小區(qū)升級的事情進(jìn)行充分考慮。本文首先對千兆寬帶小區(qū)建設(shè)升級的意義進(jìn)行了研究，然后對千兆寬帶小區(qū)的演進(jìn)思路進(jìn)行了闡述，最后對依托千兆網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)智能化家庭生活進(jìn)行了簡要闡述。

【關(guān)鍵詞】? ? 寬帶接入? ? 小區(qū)寬帶? ? 千兆寬帶

引言：

當(dāng)前，伴隨信息化社會的推進(jìn)，人們在不斷提出對信息的獲取以及解決辦法方面的高要求，對信息傳輸?shù)乃俣扰c質(zhì)量方面不斷提出高標(biāo)準(zhǔn)，因此，在我國信息通信網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的過程中，也需要對寬帶帶寬、傳輸速度等方面進(jìn)行技術(shù)層面上的研究與改進(jìn)，這樣我國才能建立一個擁有快速、安全、移動、簡便等方面都具備的信息基礎(chǔ)設(shè)施體系，并對萬物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)空間進(jìn)行有效建設(shè)?；诖?，我國必須要對小區(qū)寬帶進(jìn)行有效升級。目前，我國的網(wǎng)絡(luò)運營商已經(jīng)對千兆寬帶小區(qū)升級的方式進(jìn)行了研究，并在逐步實施。

一、小區(qū)千兆寬帶建設(shè)升級的意義

1.1國家政策提出的需求

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，最近幾年的政府報告中，對小區(qū)寬帶進(jìn)行千兆升級的提議多次出現(xiàn)，在2019年就已經(jīng)針對“千兆接入、雙G雙提”進(jìn)行了重點工作部署。同年9月，在我國進(jìn)行國務(wù)院常務(wù)會議的過程中，也對我國的民用寬帶速度提出了相應(yīng)的看法，同時針對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)能力進(jìn)行有效增強、網(wǎng)絡(luò)速度進(jìn)行提升、網(wǎng)絡(luò)使用的費用進(jìn)行有效降低提出了相應(yīng)的策略，并且在會議中提議出對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級與擴(kuò)大容量，將其變?yōu)閿U(kuò)大且有效進(jìn)行投資的關(guān)鍵點，在2019年要完成的并實現(xiàn)的任務(wù)是將光纖布滿千家萬戶并成功將其接入到端口，完成將比例占90%以上的目標(biāo)，對作為實驗的目標(biāo)城市進(jìn)行相關(guān)部署，并將千兆寬帶成功的接入到網(wǎng)絡(luò)上，成功將固定和移動寬帶推進(jìn)到千兆時代。在20年12月28號召開了會議，是對于2021年5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)及運用而召開的全國工業(yè)和信息化會議，會議過程中，工業(yè)和信息化部的部長肖亞慶做出了表示，推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)的同時，還將將推動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化升級，推動千兆覆蓋用戶規(guī)模超過2億戶。這些舉措都表明了目前在我國進(jìn)行小區(qū)千兆寬帶建設(shè)的過程中，我國居民對小區(qū)寬帶速度的需求越來越高，我國國家政策方面也對千兆寬帶的建設(shè)提出了相關(guān)的建議和要求[1]。

1.2寬帶產(chǎn)業(yè)界的日趨成熟

當(dāng)前，我國的寬帶業(yè)務(wù)正進(jìn)行著飛速的發(fā)展。如4K/8K視頻業(yè)務(wù)、可視通訊業(yè)務(wù)、AR的視頻業(yè)務(wù)等都已經(jīng)進(jìn)入了行業(yè)發(fā)展高產(chǎn)期。其中，我國新增的4K電視滲透率已經(jīng)占70%以上的比例，在各大運營商運營的過程中，4K也已經(jīng)成為了我國IPTV/OTT機(jī)頂盒的標(biāo)準(zhǔn)配置。此外，還有如AR/VR/MR等技術(shù)已經(jīng)不斷的成熟，和普及應(yīng)用，都意味著我國通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)針對完整的端到端生態(tài)體系進(jìn)行了有效的建設(shè)。隨著我國高寬帶的成熟和應(yīng)用，也在不斷的驅(qū)動我國千兆寬帶的建設(shè)和升級[2]。

1.3舊技術(shù)的成熟

當(dāng)前我國使用的10G PON技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，我國的三大網(wǎng)絡(luò)運營商目前都已經(jīng)對10G PON OLT平臺與終端設(shè)備進(jìn)行了有效采集，并逐漸為寬帶用戶進(jìn)行提速，推進(jìn)10G PON技術(shù)的應(yīng)用。這一技術(shù)的有效應(yīng)用，使運營商能夠為每一個用戶提供千兆甚至千兆以上的寬帶接入服務(wù)，并對各類軟件的帶寬需求進(jìn)行有效滿足[3]。

二、小區(qū)千兆寬帶演進(jìn)思路

2.1 EPON建設(shè)千兆小區(qū)演進(jìn)思路

EPON網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)由IEEE提出，該技術(shù)上下行對稱，傳輸速率均為1.25Gbps。目前我國應(yīng)用EPON技術(shù)的小區(qū)，分光比通常情況下為1：32，這也就意味著在并發(fā)率和實占率均不大于60%時，使用1：32分光比的小區(qū)帶寬能大于100Mbps。然而在普及百兆、邁向千兆的今天，EPON技術(shù)不能滿足用戶對100Mbps～1Gbps的帶寬需求，具備迫切的帶寬升級需求。

10G EPON絕大部分繼承了EPON的標(biāo)準(zhǔn)，擴(kuò)大了802.3ah標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于EPON的上下行帶寬，有非對稱以及對稱的10G EPON兩種模式，對稱模式的10G EPON上下行速率均達(dá)到均為10Gbps。另外，10G EPON標(biāo)準(zhǔn)有很好的兼容性，10G EPON的ONU可以與EPON的ONU共同使用一個ODN，在一定程度上對運營商的投入進(jìn)行了保護(hù)。

目前，我國的10G EPON的OLT設(shè)備的成本使用并沒有很高，完全可以滿足我國進(jìn)行大規(guī)模部署的所需的要求，并且這一設(shè)備能夠?qū)PON設(shè)備的終端進(jìn)行有效適配，因此在EPON 區(qū)域的千兆小區(qū)內(nèi)部，可以針對10G EPON的OLT設(shè)備進(jìn)行有效部署[4]。運營商可以通過對現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行改造或是通過新建的方式，使10G EPON能夠同時容納EPON類型的ONU。在這一過程中，EPON與10G EPON的ONU共同存在于同一個ODN是主要的應(yīng)用場景，具體的工程部署策略為針對10G EPON業(yè)務(wù)板卡進(jìn)行有效地增設(shè)，如果需要進(jìn)行改造，那么就將原EPON口向10G EPON口進(jìn)行有效割接，對于新建設(shè)的小區(qū)需要針對ODN進(jìn)行有效鋪設(shè)，通過這些方式，基本上就能夠滿足我國居民對于小區(qū)寬帶帶寬的需求。

2.2 GPON建設(shè)千兆小區(qū)演進(jìn)思路

GPON技術(shù)是基于ITU-TG.984.x標(biāo)準(zhǔn)，具有非對稱行性，其上下行傳輸速率分別為1.25Gbps和2.5Gbps。目前我國應(yīng)用GPON技術(shù)的小區(qū)，分光比通常情況下為1：64，這也就意味著在并發(fā)率和實占率均不大于60%時，使用1：64分光比的小區(qū)帶寬能大于100Mbps。GPON技術(shù)同樣不能滿足用戶對千兆網(wǎng)的帶寬需求，也具備迫切的帶寬升級需求。

基于對現(xiàn)有光纖網(wǎng)絡(luò)的充分保護(hù)，10GPON的ODN完全沿用GPON的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌乩矛F(xiàn)有GPON網(wǎng)絡(luò)的光纖、分路器等，其上下行傳輸速率分別為2.5Gbps和10Gbps。相較于10G EPON的平滑升級方式，由于XGPON與GPON的上線行波長不同，需在局端設(shè)備外置合波器（WDMr1），對上/下行方向的工作信號進(jìn)行合波/分波，實現(xiàn)XGPON與GPON的兼容。各大設(shè)備廠商為簡化GPON的帶寬升級，推出了COMBO PON解決方案，將GPON、XGPON及合波器件集成于同一板卡內(nèi)，實現(xiàn)單端口GPON、XGPON共存。一方面規(guī)避了WDMr1器件在光鏈路上的衰耗，另外也有效節(jié)省了機(jī)房空間，有效降低了運營商實現(xiàn)千兆入戶的建設(shè)成本。因此COMBO PON也成為各大運營商千兆寬帶網(wǎng)絡(luò)升級的首選方案。在XGPON網(wǎng)絡(luò)升級改造期間，ODN一直保持不變，而后期用戶可以以自己的要求對其進(jìn)行終端升級，以體驗到更高更快的寬帶速率。

三、依托千兆寬帶實現(xiàn)智能化家庭生活

目前，三大基礎(chǔ)電信運營商正在積極推進(jìn)千兆網(wǎng)部署與創(chuàng)新，已在20多個省份頒布了千兆網(wǎng)絡(luò)使用套餐并且聯(lián)手整個產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行了大量的業(yè)務(wù)創(chuàng)新。千兆寬帶網(wǎng)絡(luò)在帶寬、用戶的體驗以及聯(lián)接容量等三個方面都有了快速發(fā)展，主要為以下幾種智能化家庭生活提供了技術(shù)支撐。

3.1智能化家庭

智能化家庭所需要的業(yè)務(wù)類型是4K高清視頻、家庭Wi-Fi組網(wǎng)、家庭共享存儲、各種各樣的傳感器和對于家電進(jìn)行控制等方面。將一個家庭開通5個服務(wù)業(yè)務(wù)為示例，對于速度的要求大概需要370Mbps以上，對于連接進(jìn)入的時間間隔要控制在20ms-40ms之間。

3.2游戲體驗

對于主機(jī)方面一系列的游戲，比如對于較為流行的MOBA類方面的游戲，是可以通過多人同時在線進(jìn)行的戰(zhàn)術(shù)類競技性的游戲，這類游戲大部分利用以幀同步為中心進(jìn)行的計算方法，這類是在競技性方面比較強的游戲，對于時間間隔有著一些需求，延遲的時間是要低于50ms。而正在使用的客戶端與服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)延遲并且已經(jīng)超過100ms的時候，這也將會開始出現(xiàn)不斷進(jìn)行卡頓的現(xiàn)象，而當(dāng)延遲的時間已經(jīng)超過了250ms時，這時玩家正在運行的游戲操作會被制造出較多的影響，會使正在進(jìn)行的游戲無法正常公平的運行。

然而，MMO游戲作為一種適合多人在線并且可以一起進(jìn)行操作的網(wǎng)絡(luò)游戲，它一般使用的是狀態(tài)同步的計算方法，這類游戲主要是以對屬性進(jìn)行養(yǎng)成和通過玩游戲不斷的獲取裝備，同時，這類游戲也有著一定的競技性，但是，它對于時間延續(xù)方面的要求，是要低于MOBA類游戲。

3.3在線教育

基于對在線教育的高質(zhì)量和穩(wěn)定性，虛擬課堂上大量的流媒體數(shù)據(jù)傳輸，課堂互動等教育行為的需求，使用千兆寬帶網(wǎng)絡(luò)才能更好保障在線教育的體驗。

3.4遠(yuǎn)程醫(yī)療

在網(wǎng)絡(luò)要求方面，遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)對于服務(wù)方面可以將其分為實時（在線）方式和非實時（離線）方式。而實時方式是指可以在條件允許下或具有緊急情況時才能使用的一種模式，可以使緊急的患者能夠及時的得到救治，但是所面臨的花費等方面還是比較高的，而且操作起來難度相對而言比較大;然而，非實時方式是指將尋求醫(yī)療服務(wù)幫助的需求方的資料隨時可以傳送到服務(wù)的提供方，并且等待提供方進(jìn)行相關(guān)的處理，而在大醫(yī)院里的專家們可以根據(jù)患者所進(jìn)行提供的病情情況或者病案及時的做出相對應(yīng)的診斷結(jié)果，與此同時，也可以應(yīng)用到醫(yī)療相關(guān)的咨詢、培訓(xùn)以及教育等方面。

對于使用實時的高清畫面的音視頻進(jìn)行回傳時，對于上下行網(wǎng)絡(luò)的速率就是以200Mbps為起點;而遠(yuǎn)程內(nèi)的窺鏡以及遠(yuǎn)程的超聲波等這些新時代的實時的診療手段的要求是從網(wǎng)絡(luò)端到端的網(wǎng)絡(luò)時延的其要求是小于10ms。

3.5 Cloud VR

不同的VR業(yè)務(wù)體驗，對于網(wǎng)絡(luò)的要求也有差異，其中出現(xiàn)的帶寬以及時延是其中的關(guān)鍵指標(biāo)。而針對與強交互的VR業(yè)務(wù)，其中對時延和帶寬是關(guān)鍵指標(biāo)?；旧系钠鸩诫A段就大概需要100Mbps帶寬以及20ms時延的支持，未來有可能就需要大于500Mbps～1Gbps帶寬和10ms時延支持。

四、結(jié)束語

總而言之，在我國針對千兆寬帶進(jìn)行建設(shè)的過程中，必須要針對建設(shè)中可能存在的問題進(jìn)行有效考慮，使每一項建設(shè)內(nèi)容都切實有效的發(fā)揮作用，避免在盲目地進(jìn)行建設(shè)。通過對建設(shè)過程的研究，采取更有效的措施來提升我國網(wǎng)絡(luò)運營商對千兆寬帶進(jìn)行普及的速度，同時對運營商的通訊技術(shù)進(jìn)行有效地提升。因此，我國運營商應(yīng)當(dāng)抓住這一機(jī)會，對自身通信技術(shù)進(jìn)行升級，并對我國的寬帶帶寬進(jìn)行拓展，使我國能夠盡快完成千兆寬帶的普及，使更多國民都能夠有效應(yīng)用千兆寬帶技術(shù)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]雷芳， 王玉磊， 李云霞. 面向千兆寬帶的PON網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)策略研究[J]. 通信電源技術(shù)， 2020， v.37;No.196（04）：215-216.

[2] 侯冰俏，婁超. 千兆寬帶局端設(shè)備部署思路探究[J]. 產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新， 2020， v.2;No.49（13）：48-49.

[3]黃徽， 呂樺. 基于寬帶中國示范小區(qū)的寬帶提速研究[J]. 移動通信， 2016， 040（023）：93-98.

[4]李勝， 雷景智. 基于千兆級應(yīng)用的智能家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)部署研究[J]. 江蘇通信， 2018， 034（002）：29-33.